貫穿式情境教學在高中化學教學的運用

黃琦 陳楷麗 錢揚義

摘要：新課標提出基于真實問題的情境創設，以激發學生興趣，而貫穿式情境教學運用于高中課堂，可形成教學主鏈，輔以多樣化的課堂活動，可有效調動學生學習積極性。文章以“碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質探究”為例，闡述貫穿式情境教學在高中化學教學中的運用，以期為一線教師提供教學參考。

關鍵詞：貫穿式情境;數字化實驗;碳酸鈉和碳酸氫鈉

文章編號：1008-0546（2022）08-0052-04?? 中圖分類號：G632.41?? 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.08.011

《普通高中化學課程標準（2017年版）》提出：重視開展“素養為本”的教學，倡導基于真實問題的情境創設，以激發學生學習化學的興趣，調動學生學習積極性。但在目前大多數的中學化學教學中，情境創設僅使用于課前導入環節，后續教學內容脫離該情境;或基于不同的知識點在一節課中創設多個不同的情境，教學效果不佳。貫穿式情境教學是情境教學的具體運用形式之一，指運用一條主線將創設的情境聯系起來，前后呼應[1]。貫穿式的教學情境應用于化學教學中，層層遞進激發學生思考，提高課堂趣味性，提升教學效率。

一、教學主題與現狀分析

“碳酸鈉和碳酸氫鈉”是人教版《化學（必修第一冊）》第二章“海水中的重要元素——鈉和氯”中第一節“鈉及其化合物”的教學內容。以“性質決定用途，用途反映性質”為指導思想，對比學習碳酸鈉和碳酸氫鈉的物理性質和化學性質。課標中該部分內容要求如下：結合真實情境中的應用實例或通過實驗探究，了解鈉及其重要的化合物的主要性質，了解這些物質在生產、生活中的應用[2]。

教師在該部分的教學中多采用碳酸鈉與碳酸氫鈉在生活生產中的多種應用或創新性實驗認識二者的性質，但情境之間缺乏連貫性，知識點間分散，銜接不緊密，難以通過一條主線聯系本節課的重點和難點。

二、教學與評價目標

結合內容分析和學情分析，制定本節課的教學目標與評價目標如下：

1.教學目標

（1）通過列表歸納比較學習碳酸鈉和碳酸氫鈉的物理性質，并設計實驗方案區分二者，培養科學探究的學科核心素養。

（2）通過對比實驗分析認識碳酸鈉與碳酸氫鈉的化學性質并用化學符號表征方程式。同時引入數字化實驗，提高采集和分析數據能力。

（3）通過創設熟悉的生活問題情境，了解碳酸氫鈉與碳酸鈉在生活中的用途，建立“性質決定用途”的認識思路，密切聯系化學與生活。

2.評價目標

（1）通過對區分碳酸鈉和碳酸氫鈉探究實驗的設計和實施、交流和點評，診斷并發展學生實驗探究水平。

（2）通過對數字化實驗數據的分析與轉化，診斷并發展學生采集和分析數據的能力。

（3）通過對發酵粉使用說明書的討論和點評，診斷并發展學生“性質決定用途”思維方法的認識水平。

三、教學流程

根據錢揚義教授團隊提出的基于問題解決的“3× n”教學范式[3]，設計本節課的教學流程（見圖1）如下：

四、教學過程

情境導入——面包膨脹過程的視頻

【教師提問】制作面包時需要加入什么才能讓它膨脹起來呢？

【學生活動】發酵粉。

【資料卡片】發酵粉是一種復合添加劑，主要用于面制品和膨化食品的生產，發酵粉中含有許多物質，主要成分為小蘇打。

1.情境1——發酵粉的判斷

【教師活動】發酵粉的主要成分是小蘇打，老師在超市購買時發現，超市中不僅有小蘇打也有蘇打，二者非常相似，請各位同學根據資料卡片（見圖2）的信息分組討論并完成表格，區分二者。

【資料卡片】

【學生活動】分組討論并完成表格，總結碳酸鈉和碳酸氫鈉物理性質上的差異，設計方案區分二者。

【學生活動】分小組進行實驗區分二者，并匯報結果（見表1）。

2.情境2——和面

【資料卡片】發酵粉配料表：碳酸氫鈉、檸檬酸等。

【教師提問】為什么使用碳酸氫鈉而不是碳酸鈉用于發酵？

【教師活動】取等量的碳酸鈉和碳酸氫鈉，分別向其中加中等量的面粉和檸檬酸進行和面，發酵相同的時間，請同學們觀察、觸摸、感受并思考這兩個面團有什么區別？

【學生活動】碳酸鈉發的面團小而硬，碳酸氫鈉發的大而軟。

【教師追問】為什么碳酸氫鈉發面團又快又大呢？

【學生活動】可能是碳酸鈉、碳酸氫鈉與檸檬酸的反應不同。

【教師追問】碳酸鈉、碳酸氫鈉與檸檬酸的反應我們比較陌生，但是我們初中學過碳酸鈉、碳酸氫鈉和哪一種酸的反應呢？請寫出它們反應的化學方程式。

【學生活動】Na2CO3+2HCl =2NaCl + CO2↑+ H2O; NaHCO3+ HCl = NaCl + CO2↑+ H2O

【教師活動】為了探究碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸反應誰更快，老師準備了兩個氣球，并向其中加入等量鹽酸溶液，準備了兩只試管分別加入等量碳酸鈉和碳酸氫鈉粉末，請兩位同學將兩個氣球分別套在兩個試管上并同時將粉末倒入試管中，請同學們認真觀察實驗現象。

【學生實驗】氣球法探究碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸反應。

【學生活動】兩個氣球均膨脹，且速度差不多。

【教師活動】氣球法只能粗略判斷反應速度，當二者速度接近時，我們需要更精確地認識其中的過程。

【教師活動】利用數字化實驗可實時便捷獲取反應體系的數據，從定性到定量認識反應體系的變化。密閉體系中往碳酸鈉溶液逐漸滴加鹽酸溶液，用氣壓傳感器收集實時的氣壓數據并傳送至電腦中，電腦會呈現實時的數據并繪制成曲線，再將碳酸鈉溶液換成碳酸氫鈉溶液重復實驗步驟。

【演示實驗】利用數字化實驗比較碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸反應（見圖3、圖5）。

【學生活動】分析曲線信息（見圖4、表2、圖5）。

【教師提問】如何比較二者反應的快慢呢？

【學生活動】比較B-C段的斜率，斜率越大則單位時間內產生的氣體越多，反應越快。

【學生活動】碳酸氫鈉與鹽酸反應對應的斜率大于碳酸鈉與鹽酸反應對應的斜率，碳酸氫鈉與鹽酸反應比碳酸鈉與鹽酸反應快。

【教師活動】分析曲線看到碳酸氫鈉更早更快產生氣體，是因為碳酸鈉和鹽酸反應分兩步進行，碳酸鈉與鹽酸反應先生成碳酸氫鈉，碳酸氫鈉與鹽酸再進行下一步反應。請同學們寫出這兩步方程式。

【學生活動】Na2CO3+ HCl = NaCl + NaHCO3;

NaHCO3+ HCl = NaCl + CO2↑+ H2O

3.情境3——蒸煮

【教師提問】和面后進行蒸煮，為什么在蒸的過程中，面團會像氣球一樣鼓起來？

【資料卡片】小蘇打受熱易分解，產生氣體使面包更蓬松。

【教師提問】類比碳酸的分解，請同學們預測碳酸氫鈉受熱會分解生成什么？怎么檢驗呢？

【學生活動】可能會生成二氧化碳和水。二氧化碳可用澄清石灰水檢驗，若產生水則干燥的燒杯或試管壁上會有水霧。

【學生實驗】碳酸氫鈉受熱分解實驗（見圖6）。

【教師提問】銅片上剩余的固體除了未反應完的碳酸氫鈉固體外，還有什么呢？

【資料卡片】蒸饅頭時加一些小蘇打，可以中和發酵過程中產生的酸性物質。碳酸氫鈉在作用后會殘留碳酸鈉，使用過多會使成品有堿味。

【學生活動】根據資料卡片信息及實驗結論，書寫碳酸氫鈉受熱分解的方程式。

4.課堂總結

【學生活動】將發酵粉揉入面團中，并定制形狀。

【小組任務】在白板上為發酵粉寫一份使用說明（包含發酵的原理、該如何保存等信息）并進行匯報。

【教師活動】展示蒸好的面團，與未蒸的面團進行對比。

【教師活動】結合情境線總結本節課內容。

五、總結與反思

1.貫穿式情境教學方法

由“發酵粉判斷—和面—蒸煮”創設貫穿式真實情境，認識“碳酸鈉和碳酸氫鈉的物理性質—碳酸鈉和碳酸氫鈉與鹽酸反應—碳酸氫鈉的熱穩定性”，進一步認識“性質決定用途”，豐富學生對碳酸鈉和碳酸氫鈉的價值認識。

2.問題驅動教學策略

問題驅動教學是指教師以問題為導向，引導學生對問題進行探究思考，充分發揮學生主體作用的教學過程。本研究圍繞本課教學重點設計三個問題“如何區分蘇打和小蘇打？為什么碳酸氫鈉發面團又快又大？為什么面團在蒸的過程中會膨脹？”，同時結合多形式的課堂活動，并設置合理的應用評價，實現“教、學、評”一體化。

3.“碳酸鈉與碳酸氫鈉分別和鹽酸反應”創新實驗

針對氣球法對比碳酸鈉、碳酸氫鈉分別與鹽酸反應實驗準確度不高、速度看不出差別等問題，本研究引入數字化實驗，運用氣壓傳感器采集反應體系實時的氣壓變化，從定性到定量認識反應過程，實時便捷地獲取數據，同時培養學生采集和分析數據的能力。

參考文獻

[1]武航.貫穿式情境教學在高中思想政治課中的運用研究[D].武漢：華中師范大學，2016.

[2]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020：15.

[3]錢揚義，唐云波，李綺琳.“1+8”套餐深度教研的理論與實踐[M].廣州：廣東教育出版社，2021.